职称论文---水固化聚氨酯防水涂料的原理及应用

水固化聚氨酯防水涂料的原理及应用康优930水固化聚氨酯（PU）防水涂料面市以来，以其广泛的用途，优异的性能，简便的施工，环保无毒，受到广大施工人员同业主的普遍欢迎，为能够更好地掌握其性能和用途，对其固化原理及应用探讨如下：一、原理一般认为莫卡是PU 涂料的固化剂，PU 涂料是怕水的，那水为什么可做固化剂呢？我们来讨论一下异氰酸酯与水反应机理。

异氰酸酯与水反应，首先是生成不稳定的氨基甲酸，然后由氨基甲酸分解成二氧化碳及胺。

若在过量的异氰酸酯存在下，所生成的胺将与异氰酸酯继续反应，生成取代脲，它们的反应过程表示如下：R-NCO+H 2 O 慢R-HNCOOH 快R-NH 2 +CO 2 ↑R-NCO+R-NH 2 快R-NHCONH-R由于R-NH 2 与R-NCO 的反应比水快，故上述反应可写成：2R-NCO+H 2 O R-NHCONH-R+CO 2 ↑由上述反应式可见，一个水分子可与两个-NCO 基团反应，即水可看做是一种扩链剂或固化剂，可代替价高的莫卡，使分子链增长，形成聚合物（聚脲）。

根据以上原理，结合国外涂料生产的最新技术，我公司研制的水固化聚氨酯防水涂料，是以聚醚多元醇与异氰酸酯加成反应为端异氰酸酯基（-NCO ）的大分子予聚体，加入增塑剂、颜填料、气体脱除剂等成份，单组份包装出厂的无溶剂型涂料。

施工时，加入料重20 —30% 的水，搅拌均匀即可涂刮或喷涂，也可灌注、浇注成形的系列防水、密封、保温、铺装材料。

二、性能及指标康优930 水固化PU 防水涂膜为致密的高强度的聚氨酯弹性体，企业标准Q/SDKS-23-2003 在广东省备案。

性能指标高于《聚氨酯防水涂料》GB/T19250-2003 国家标准的规定，还符合国家标准关于产品不应对人体生物与环境造成有害影响的规定。

其产品分为露天暴晒的外露型和非外露型两种，一般为白色，也可根据要求制成彩色的装饰效果。

1、具体指标和国家标准对比如下产品项目聚氨酯防水涂料GB/T19250（单组分）康优930序号项目ⅠⅡQ/SDKS-23-20031 拉伸强度，Mpa ，≥ 1.90 2.452 . 502 断裂延伸率，% ，≥550 450 5503 撕裂强度，N/mm ，≥12 14 154 低温弯折性，℃，≤-40 -405 固体含量，% ，≥80 966 表干时间，≤12 47 实干时间，h ，≤24 128 潮湿基面粘结强度，a ）Mpa ，≥0.50 0.809人工气候老化b) 拉伸强度保持率，%80~150 80-150断裂伸长率，% ，≥500 400 500-35 -35低温弯折性，℃，≤10 游离TDI 含量，% ，≤0 . 511 急性经口毒性试验无毒15000mg/kg bw2 、加水固化干燥迅速目前市售的单组份湿（潮气）固化防水涂料以良好的性能及方便的施工赢得了用户，但是往往由于空气的湿度不够，致使固化时间延长，由于不能厚涂，需多次涂刷，因而耽误工期。

水固化PU 防水涂料可克服以上缺点，在23 ± 2 ℃的条件下，表干≤4h ，实干≤12h 。

不受空气湿度大小影响，气温低时可通过加热水和催化剂的办法保证固化时间，一般-5 ℃以上的气温下都可进行施工。

3 、无溶剂、环保无毒、生态产品目前在装修工程中，都要对经常积水环境的厨房和卫生间进行防水处理，有的家庭装修后发现卫生间和厨房里的气味比较大，经室内环境监测中心检测后发现，这种情况主要是防水涂料造成的，这类材料一般是由含煤焦油的原料制成，挥发出来的焦油气具有刺鼻的气味；由于焦油气的分子量比较大，容易在空气不流通的室内环境内沉积，这种污染不容易清除，有的人在无奈之下，只好将装修好的卫生间全部拆除，重新进行防水处理。

这类防水涂料的另一个缺陷是采用有机溶剂为稀释剂，有机溶剂多为甲苯、重质苯等有毒物质，长时间小剂量吸入焦油气和苯能够引起呼吸道疾病以及头晕、恶心，以致引发癌症等。

大剂量吸入甚至危及生命。

北京市2003 年正式下发文件加强溶剂型防水涂料的管理：〖Ⅰ〗规定双（多）组份聚氨酯防水涂料，禁止用于建筑内部厕浴间、地下室、地下沟渠、竖井、深坑以及通风不利的工作面。

目前，在10 项强制性国家标准中，还没有规定防水涂料的有害物限量标准。

为了防止对环境和水源造成污染，保障生产和施工人员的健康安全，水固化PU 防水涂料不使用疑为致癌的莫卡，不含溶剂、焦油、沥青，也不含甲醛、卤代烃及有毒的重金属，经中国疾病预防控制中心按GB/5193 . 3-94 评价属无毒产品。

采用先进生产工艺，使游离甲苯二异氰酸酯含量≤0.5% ，是符合HBC12-2002 “环境产品技术要求”的防水涂料，可用于饮用水工程的生态产品。

符合GB/T19250-2003 《聚氨酯防水涂料》第四章“本标准所包括的产品不应对人体生物与环境造成有害的影响，所涉及与使用有关的安全与环保要求，应符合我国相关国家标准和规范的规定。

”4 、适用潮湿基层一般防水涂料都要求基层干燥或水份小于9% ，这对高水位工地或雨季施工及赶工期的施工单位，是一大难题。

水固化PU 防水涂料降低了对砼干燥的要求，与潮湿基层的粘结强度≥0.8Mpa ，可胜任潮湿基层的施工，节省施工时间，具有极大的社会效益。

广州某大厦设计楼高31 层，地下 4 层，位于珠江的边上。

地基坑深达18 米。

做好基层后，因基层潮湿，结构又为复杂形状，原设计防水方案难以实施。

设计单位与业主研究决定，改用广东科顺化工实业公司生产的康优930 水固化聚氨酯防水涂料进行防水施工。

施工期间又遇频繁降雨，基层反复见水，底板潮湿，水固化聚氨酯防水涂料正好解决了这个难题。

刮涂后 3 个小时表干，8 个小时即可涂第二遍，涂膜质量良好，比其它品种的防水涂料可节省一半的施工时间。

施工又无异味，无污染，顺利完成防水施工，取得良好效果，受到施工人员、甲方同监理的一致好评！5 、节省工料由于康优930不含溶剂，固含量高，比重又小，和水反应固化成膜，一平方米2mm厚的膜，只需用2.1-2.2kg ,用量少,可厚涂施工费用省。

三、应用康优930 由于不使用有毒原料，施工时无污染，固化后成为无毒、无味，无接缝的高强度整体胶凝体，性能优异，用途广泛。

1 、涂膜防水康优930 用于防水涂膜，加水量为料重的30% ，可单独用于防水等级为Ⅲ级，Ⅳ级的防水，或做Ⅰ级、Ⅱ级多道防水设防中的一道防水层；用于工业与民用建筑斜、平屋面，雨棚及大跨度要求轻载美观的建筑；用于地下防水工程，与具有结构防水的基层共同组成刚柔复合防水体系，从而提高防水性能。

其用于地下防水工程，可采用“外防外涂法”和“外防内涂法”。

根据厚度要求，平面部位涂布一至两遍，立面也只需涂布二至三遍，第一遍用现调好粘度小的涂料满涂一次，立面刮涂第二、三遍为避免流淌，需将涂料加水搅匀后，放置10 多分钟，使粘度增大一些后再涂，这样既有厚度，也不流淌。

对于有大量灌注桩头和不规则形状的地基，对于空间小，地下管道多的厨房，厕浴间，使用卷材有一定困难，是防水工程的一个难点，而康优930 可制成大面积整体的高强度弹性涂膜，防水效果良好。

对于有特殊要求的项目，如核电站的核岛基础，可以通过加贴胎体增强材料以达到设计要求。

随着人们生活水平的提高和环保意识的加强，住房、宾馆、饭店、写字楼都要求无毒无味，而康优930 水固化PU 防水涂料不仅可形成致密的高强度整体涂膜，而且又无异味，正好满足了以上要求。

2 、密封、堵漏、补强由于水固化PU 防水涂料具有较高的内聚能和含有极性基团，对很多材料如木材，钢铁，砼有良好的粘结性（加水20% ，对砼的粘结强度≥ 1.5Mpa ），可在隔绝空气的条件下，固化为密实的弹性体，是优良的密封剂，为了降低成本和增加强度，还可在涂料中加一些橡胶粉和砂。

水固化PU 防水涂料和水泥拌和使用时，强度提高 1.5~2 倍，粘结强度也大于水泥砂浆的粘结强度，并且初粘性强可做成腻子，嵌填细水裂缝做密封堵漏。

而做贴面的粘结剂更可做到粘结防水一次完成。

水固化PU 防水涂料和水泥砂浆配成聚合物水泥砂浆, 其固结体的弹性模量是普通混凝土抗静压弹性模量的1/5~1/7 ，故在相同的载荷作用下，比混凝土材料有较大的变形，具有高抗渗性和优异的力学性能, 因此是伸缩缝及较大变形裂缝的堵漏和修复补强的好材料。

即使是漫渗或潮湿的状况也不影响施工, 在盾构法输水隧洞中，用此法对衬砌砼接缝进行堵漏补强，收到了很好的效果。

3 、灌浆水固化PU 防水涂料用于单液灌浆，特点是不发泡，可形成致密的凝胶体，对于要求固结体高强度的灌浆，运用十分方便，经济。

从上海地铁一号线和广州地铁一号线结构裂缝注浆效果看〖Ⅱ〗：水溶性聚氨酯的止水效果通常只有6-9 个月，这是由于水溶性聚氨酯遇水发泡，成为含气海绵体，且与裂缝的砼表面粘结力很低，在列车行驶振动条件下，海绵体逐渐被破坏，重新漏水；丙凝、乙凝是一种低强度的胶凝体，在列车行驶和外水压力作用下，不出一个月，胶凝体就被一点点挤出，重新漏水；弹性环氧注浆溶液粘度较高，且与水不相容，在裂缝漏水的条件下，灌注效果不太理想。

而水固化聚氨酯涂料的可灌性和强度均好，又不怕漏水，价格便宜，如果用于地铁灌浆工程中，一定会收到良好的效果。

4 、铺装地坪和运动场地调整水固化PU 防水涂料的配方，可用于铺装地坪、运动场地、塑胶跑道和制造运动垫。

水固化PU 弹性体涂膜，吸震性能好，耐冲击，硬度在40~60 （邵 A ）之间，适宜做：特殊地坪如：停机坪、冷库地坪和运动场地。

加橡胶粉后，可做塑胶（聚氨酯）跑道，赛马场跑道，性能均优于GB/T14833 跑道标准要求。

更重要的是，该跑道地坪施工无污染，使用无毒害，耐腐蚀，耐磨损，开创铺装运动场地新的局面。

5 、防腐保温聚氨酯弹性体本身是一种防腐保温材料。

水固化PU 涂膜在2% 酸、2% 碱、5% 盐的水溶液中长期浸泡不受影响。

-40~95 ℃范围内保温。

性能优异，故可以通过填加空心填料的方式降低其导热系数达到≤0.10W/m.k ，可用于管道，屋面，冷库的隔热，并且保温、防水、防腐可一次完成。

6 、特殊用途（1 ）现场浇制水固化PU 涂料，成型性能好，常温固化也不需高温硫化，就象一种液体橡胶，可以现场浇制大型不规则的密封圈和止水带。

也可用于制造模型、玩具、和道具。

（2 ）医疗方面由于水固化PU 涂膜具有生物相容性（即与人体的适应性好，不会引起过敏、炎症），与血接触也不产生凝血的特点，可以用于医疗方面。

如制人造假肢。

还可将水固化PU 涂料涂覆在砂布表面，用来代替石膏绷带，固定断肢，既有强度又有弹性。

四、结语康优930 水固化PU 防水涂料符合国际涂料高性能，无污染，多用途的发展趋势，达到了国际同类产品的水平。